Une équipe de chercheurs de la Mayo Clinic a développé un outil informatique innovant qui analyse le microbiome intestinal, un écosystème complexe de milliers de milliards de bactéries, champignons, virus et autres micro-organismes au sein du système digestif, pour fournir des informations sur le bien-être général.
Dans une nouvelle étude publiée dans Nature CommunicationsL'outil a démontré une précision d'au moins 80 % pour différencier les individus en bonne santé de ceux atteints d'une maladie quelconque. L'outil a été développé en analysant les profils du microbiome intestinal des selles de plus de 8 000 échantillons représentant diverses maladies, régions géographiques et groupes démographiques.
L’outil, appelé Gut Microbiome Wellness Index 2, permet de détecter même les changements les plus subtils dans la santé intestinale, permettant ainsi de déterminer si une personne est en train de progresser vers une maladie ou de se rétablir d’une maladie. Les chercheurs ont utilisé des méthodes de bioinformatique et d’apprentissage automatique pour analyser les profils du microbiome intestinal dans des échantillons de selles recueillis dans le cadre de 54 études publiées dans 26 pays et six continents. Cette approche a permis de produire un ensemble de données diversifié et complet.
Cette capacité répond à des défis de longue date dans la recherche sur le microbiome humain, notamment la définition de ce qui constitue un microbiome « sain » et l’identification des premiers indicateurs de problèmes de santé potentiels. Elle comble également une lacune importante dans les outils de mesure existants de la santé et du bien-être.
Le microbiome intestinal joue un rôle crucial dans la digestion, le métabolisme et la fonction immunitaire, et les chercheurs découvrent qu’un déséquilibre du microbiome intestinal peut être lié à diverses maladies chroniques.
« Nous disposons enfin d’un indice standardisé permettant de mesurer quantitativement le degré de « santé » du microbiome intestinal d’une personne. »
Jaeyun Sung, Ph.D., auteur principal et biologiste informatique au programme de microbiomique du Centre de médecine individualisée de la Mayo Clinic
« Notre outil n’est pas destiné à diagnostiquer des maladies spécifiques, mais plutôt à servir d’indicateur de santé proactif », ajoute-t-il. « En identifiant les changements défavorables dans la santé intestinale avant l’apparition de symptômes graves, l’outil pourrait potentiellement éclairer les modifications du régime alimentaire ou du mode de vie afin d’éviter que des problèmes bénins ne dégénèrent en problèmes de santé plus graves, ou inciter à effectuer des tests de diagnostic supplémentaires. En étant en mesure de déterminer si l’intestin d’une personne est en bonne santé ou s’il tend vers un état pathologique, nous souhaitons finalement permettre aux individus de prendre des mesures proactives pour gérer leur propre santé. »
Le processus de développement de l’outil impliquait l’identification des espèces microbiennes, la sélection minutieuse des caractéristiques les plus pertinentes et l’optimisation du modèle d’apprentissage automatique.
Le résultat final est un indice qui examine un échantillon de microbiome intestinal et quantifie dans quelle mesure il ressemble à un individu en bonne santé (sans maladie) ou non en bonne santé (maladie).
L’équipe d’étude a d’abord testé l’indice sur un ensemble d’entraînement de plus de 8 000 échantillons de microbiome, puis a validé son travail sur une nouvelle cohorte de 1 140 échantillons.
L’équipe a également testé son outil dans différents scénarios cliniques, notamment sur des personnes ayant subi une transplantation de microbiote fécal, ainsi que sur des personnes ayant modifié leur apport en fibres alimentaires ou ayant été exposées à des antibiotiques, afin de démontrer sa capacité à détecter des changements dans la santé intestinale.
L'indice de bien-être du microbiome intestinal 2 s'appuie sur l'outil original de l'équipe en intégrant une gamme plus large de données et en utilisant des méthodes de calcul plus précises. L'équipe espère que cette nouvelle version améliorera la précision de l'évaluation de la santé intestinale et du suivi des changements dans le microbiome intestinal.
Le Dr Sung et son équipe prévoient de développer davantage l'indice de santé du microbiome intestinal 2 en élargissant son ensemble de données pour inclure une gamme plus large d'échantillons de microbiome provenant de populations diverses, et en ajoutant des techniques d'intelligence artificielle plus avancées pour améliorer la précision prédictive et l'adaptabilité de l'outil.
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